J
URNAL
I
LMIAH
T
EKNIK
M
ESIN
MEKANIK
Penanggung Jawab
Ketua Program Studi S1 Teknik Mesin
Ketua Dewan Editor Eswanto, ST., M.Eng Dewan Editor Dr.Eng Supriatno, ST., MT Ir. Zainuddin, MT Ir.Nurdiana, MT Mahyunis, ST, MT Editor Pelaksana Jufrizal, ST, MT Mitra Bestari
Prof.Dr. Ir. Dadan Ramdan, M.Sc, M.Eng (UMA-Medan) Prof. Dr. Ir. Ilmi Abdullah., M.Sc (ITM-Medan) Muslim Mahardika, ST, M.Eng, Ph.D (UGM-Yogyakarta)
Dr.Ir. Sobron Lubis, M.Sc (UNTAR-Jakarta) Dr. Ir.Yahya, M.Sc (ITP-Padang)
Sekretariat Ir.Muldani Penerbit
Program Studi Teknik Mesin
Alamat Redaksi Program Studi Teknik Mesin
Institut Teknologi Medan Jl.Gedung Arca No.52 Medan – 20217
061-7363771; 061-7347954
Institut Teknologi Medan
Volume: 1, Nomor:1 , Mei 2015 ISSN:2443-1184
J
URNAL
I
LMIAH
T
EKNIK
M
ESIN
MEKANIK
DAFTAR ISI
Pengaruh Diluent Argon Terhadap Reaksi Pembakaran Gas Alam ( CNG )
Iwan Gunawan 1-8
Analisa Pengaruh Partikel Sic Terhadap Sifat Mekanis Metal Matrix Composite Dibuat Menggunakan Metode Centrifugal Casting
Fadel Muhammad Harahap, Tugiman , Suprianto 9-15
Analisis Mekanisme Aliran Plug Air- Udara Dengan Cecm Berdasarkan Perubahan Diameter Inlet Pipa (Analysis Of Water-Air Plug Flow Mechanism By Cecm Based On Change Of Pipe Inlet Diameter)
Bilhan Gamaliel Hartanto 16-23
Pengaruh Tabung Penenang Udara Pada Eksperimen Liquid Jet Gas Pump
Eswanto 24-29
Penerapan Logaritma Pada Parameter Permesinan Untuk Menentukan Kemudahan Proses Electrical Discharge Machining
Nidia Lestari 30-34
Efesiensi Kompresor Terhadap Modifikasi Susunan Pipa Evaporator Refrigerator
Barita Siregar, Eswanto, Naek Tua Pasaribu 35-41
Perancangan Mesin Pencacah Es Balok Dengan Sistem Pisau Sisir Untuk Pendingin Ikan Kapasitas 70 Batang/Jam
35
EFESIENSI KOMPRESOR TERHADAP MODIFIKASI SUSUNAN PIPA
EVAPORATOR REFRIGERATOR
BARITA SIREGAR1, ESWANTO2, NAEK TUA PASARIBU3
1,2,3
Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Medan Jl. Gedung Arca No 52 Medan 20217, Telp (061) 7363771, Fax. 061 7347854
e-mail : [email protected]
ABSTRAK
Kompresor dengan pembebanan yang sama dalam keadaan modifikasi ataupun standart sangatlah berbeda efesiensinya dan Coefisien prestasi dalam suatu mesin pendingin,dalam hal ini pengujian dalam keadaan standart lalu modifikasi evaporator berbentuk segitiga tanpa sirip(plat) dan pengujian setelah dimodifikasi sangatlah memperjelas perbedaan efesiensi kompresor yang terjadi dalam suatu sistem pendingin. Dari hasil pengujian kompresor pada Refrigerator merk Samsung model DA99-01516R dengan pembebanan yang sama, nilai efesiensi tertinggi 99,51% dengan Coefisien prestasi 2,58 di dapat pada keadaan standart dan nilai efesiensi tertinggi 98,86 dengan Coefisien prestasi 2,47 dalam keadaan modifikasi susunan pipa evaporator. Sehingga dari hasil pengujian efesiensi kompresor keadaan standart lebih baik dari efesiensi dalam keadaan modifikasi evaporator.
Kata kunci : kompresor, Coefisien prestasi, modifikasi dan efesiensi.
PENDAHULUAN
Sistem pendingin atau refrigeren merupakan proses pelepasan kalor dari suatu substansi dengan cara penurunan temperatur dan perpindahan panas ke substansi lainnya. Bidang refrigerasi dan pengkondisian udara saling berhubungan satu sama lain, tetapi mempunyai ruang lingkup yang berbeda, artinya sama-sama berfungsi untuk mendinginkan benda atau ruangan. Teknologi mesin refrigrasi saat ini sangat mempengaruhi kehidupan dunia modern. Tidak hanya terbatas untuk peningkatan kualitas dan kenyamaan hidup, namun juga sudah menyentuh hal-hal penunjang kehidupan manusia dan pendidikan pada masa ini.
Di Indonesia penggunaan mesin pendingin akan terus meluas karena cenderung beriklim tropis, juga di industri yang banyak memanfaatkan mesin pendingin sebagai alat untuk mengawetkan hasil produksinya seperti
pengawetan hasil pertanian, pengalengan ikan dan sebagainya. Dengan demikian fungsi mesin pendingin akan terus berkembang.
Menurut jurnal Andrian Bayanullah upaya untuk penghematan energi pada sistem pendingin adalah dengan beberapa cara yaitu memperbaiki efisiensi kompresor, memvariasikan putaran kompresor, mencari refrigeran alternatif, memvariasikan putaran fan, dan sistem kontrol refrigeran.
Didasari permasalahan diatas perlu dilakukan penelitian, maka dari itu penulis mengangkat judul “ efesiensi kompresor terhadap modifikasi susunan pipa evaporator refrigerator” agar dapat membuktikan efesiensi kompresor terhadap modifikasi susunan pipa evaporator refrigerator dan efesiensi kompresor tanpa modifikasi susunan evaporator (standart)..
Jurnal Ilmiah “MEKANIK” Teknik Mesin ITM, Vol. 1 No. 1, Mei 2015 : 35-41
36 Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui daya kompresor dengan pembebanan dalam keadaan standart; Untuk mengetahui daya kompresor dengan pembebanan dalam keadaan Modifikasi; Untuk membandingkan COP standart dengan COP modifikasi; Untuk membandingkan Efesiensi kompresor standart dengan Efesiensi kompresor modifikasi.
1 Studi Pustaka 2.1 Siklus Refrigerasi
Dalam proses refrigerasi, refrigeran yang menjalankan fungsinya sebagai fluida kerja mengalami perubahan fasa yaitu dari fasa cair berubah menjadi fasa uap dan kembali menjadi fasa cair, sehingga merupakan suatu siklus aliran tertutup, kecuali pada mesin pendinngin yang menggunakan udara sebagai refrigerannya, dimana refrigerannya tetap dalam keadaan fasa gas.
Berikut ini ada beberapa siklus refrigerasi antara lain :
1. Siklus refrigerasi kompresi uap
(Vapor Compression Refrigeration Cycle).
2. Siklus refrigerasi pancaran uap (
Steam Jet Refrigeration Cycle ).
3. Siklus refrigerasi udara ( Air Refrigeration Cycle ).
4. Siklus refrigerasi penyerapan
( Absorbtion Refrigeration Cycle ).
Pada siklus refrigeran kompresi uap, kompresor mengompresikan refrigeran dalam keadaan fasa uap jenuh sehingga tekanan dan temperaturnya naik dan menjadi uap kering yang kemudian diembunkan menjadi fasa cair di dalam
kondensor, kemudian tekanan dan temperaturnya di turunkan di katup ekspansi agar temperaturnya lebih rendah dari temperatur lingkungan, dan pada saat di evaporator refrigeran cair tersebut mengalami evaporasi (penguapan) sambil menyerap panas dari objek di sekitar evaporator.
Sistem aliran refrigeran tersebut dapat kita lihat pada gambar 2.2, dalam menjalankan fungsinya refrigeran mengalami proses sebagai berikut :
a. Kompresi (pemampatan) di kompresor.
b. Kondensasi (pengembunan) di kondensor.
c. c.Ekspansi (penurunan tekanan) dikatup ekspansi.
d. d.Evaporasi (penguapan) di evaporator.
Gambar 1 Sistem refrigerasi kompresi uap
Menurut proses kerja sistem, siklus kompresi uap di bedakan atas dua bagian yaitu :
37 1.Siklus refrigerasi kompresi uap ideal
(teoritis)
2.Siklus refrigerasi kompresi uap aktual (sebenarnya)
2.2 Kompresor
Kompresor adalah jantung dari Sistem kompresi uap. Empat jenis kompresor refrigerasi yang paling umum dipakai adalah :
1. Kompresor Torak ( reciprocating compressor )
2. Kompresor sekrup ( screw
compressor )
3. Kompresor sentrifugal
4. Kompresor sudu ( vane
compressor )
Daya kompresor haruslah mendapat perhatian karena merupakan hal yang sangat penting didalam sistem kompresi uap, selama kerja yang teratur (reguler) dengan beban -beban refrigerasi yang b erat, suhu evaporator naik, sehingga kebutuhan daya kompresor naik dan dapat menyebabkan motor kelebihan beban ( overload). kapasitas refrigerasi dapat dihitung dengan rumus,
Kp = m (h1 – h4) kW...(2.1) METODE PENELITIAN
3.1 Perancanagn Penelitian
Untuk memperoleh data penelitian, maka dilakukan dengan metode eksperimen. Karena eksperimen sesuai digunakan untuk pengambilan data yang dilakukan secara destriktif. Jumlah parameter dapat dibatasi sehingga dapat menghemat biaya dan waktu pelaksanaan.
Proses ekperimen dilakukan untuk menganalisa efesiensi kompresor melalui
modifikasi pada susunan pipa evaporator. Hal ini dilakukan guna melihat efesiensi kerja pada kompresor dengan modifikasi yang direncanakan.
Penelitian dilakukan dengan alat uji yang dirancang sedemikian sehingga dapat digunakan untuk beberapa penelitian tentang efesiensi kompresor dan data – data yang diperlukan dalam penelitian.
Gambar 2. Skema instalasi pengujian Titik pengukuran alat uji : T1 : Temperatur Keluar Kompresor T2 : Temperatur Keluar Kondensor T3 : Temperatur Evaporator
T4 : Temperatur Beban Uji
T5 : Temperatur Masuk Kompresor P1 : Tekanan Keluar Evaporator P2 : Tekanan Keluar Kompresor P3 : Tekanan Keluar Kondensor P4 : Tekanan Keluar Pipa Kapiler 3.2 Proses pengambilan data
a. Persiapan dan pemasangan seluruh alat ukur yang digunakan dalam pengujian, seperti : termo control digital, timbangan digital, dan alat pendukung lainnya. b. Memeriksa kondisi mesin dan
peralatan yang akan digunakan. c. Memastikan dan memeriksa suplai
listrik yang diperlukan oleh peralatan uji.
Jurnal Ilmiah “MEKANIK” Teknik Mesin ITM, Vol. 1 No. 1, Mei 2015 : 35-41
38 d. Memeriksa kondisi di dalam
evaporator.
e. Mengkalibrasikan semua alat ukur.
3.3 Tahap Pengujian
a. Sebelum dicharging, sistem harus di vakum terlebih dahulu. Untuk memastikan apakah sisitem mengalami kebocoran. b. Mengisi refrigeran sampai
tekanan tertentu dan mencatat berat refrigeran yang dimasukan kedalam sisitem. Berat refrigeran yang dimasukan 250 gram.
c. Mengisi beban pendinginan pada ruang kabin evaporator. Beban pendingin yang digunakan adalah air mineral 1 liter, dan di masukan pada sebuah wadah. d. Menjalankan sisitem
refrigerator.
e. Setelah itu mencatat seluruh data temperatur, tekanan pada pressure guage/ 30 menit, sampai temperatur bahan uji mencapai 5˚ celcius, lalu mematikan sistem refrigrator. f. Pengujian akan di ulangi
kembali sampai 3 kali.
g. Setelah pengujian selesai, modifikasi evaporator dan pipa kapiler pada sistem refrigrator. Dan mengulangi kembali proses pengujian dari langkah ( a - f ).
HASIL DAN PEMBAHASAN
Koefisien prestasi ( COP ) adalah bentuk penelitian dari suatu refrigerasi,
semakin besar COP menunjukan bahwa kerja mesin tersebut semakin baik. Setelah proses pengambilan data selesai dilakukan, barulah kita dapat menghitung nilai dampak refrigerasi, nilai laju aliran massa, nilai daya kompresor, nilai COP, nilai efesiensi kompresor dalam keadaan standar dan nilai efesiensi setelah perubahan bentuk evaporator.
4.1 Perhitungan keadaan standart Spesifikasi refrigran :
Tipe Refrigeran : HC R 134a Hycool
Jumlah yang diisikan : 250 gram
Gambar 3. Grafik pengujian hari pertama keadaan standart.
Gambar 4. Grafik pengujian hari kedua keadaan satndart
39 Gambar 5. Grafik pengujian hari ketiga
keadaan standart. 4.2 Perhitungan keadaan modifikasi
Gambar 6. Evaporator modifikasi
Gambar 7. Grafik pengujian hari pertama keadaan modifikasi.
Gambar 8. Grafik pengujian hari kedua keadaan modifikasi.
Gambar 9. Grafik pengujian hari kedua keadaan modifikasi.
Tabel 1.Hasil perhitungan setiap percobaan. Percobaan 𝑸 L,in (kW) 𝒎 (kg/s) 𝑸 H,out (kW) COP Keadaan standart 0,27756 0,00245 0,38691 2,52 0,28853 0,00261 0,39841 2,58 0,27756 0,00245 0,38691 2,52 Keadaan modifikasi 0,27222 0,00246 0,38798 2,47 0,30122 0,00257 0,4109 2,73 0,28306 0,00247 0,39243 2,68
Tabel 2. COP standart dan COP modifikasi Evaporator hari COP standart COP modifikasi Pertama 2,52 2,47 kedua 2,58 2,73 ketiga 2,52 2,68 2,4 2,5 2,6 2,7 2,8 0 2 4 COP standart COP modifikas i
Jurnal Ilmiah “MEKANIK” Teknik Mesin ITM, Vol. 1 No. 1, Mei 2015 : 35-41
40 Gambar 10. Grafik perbandingan COP dalam keadaan standart dan modifikasi Dari grafik diatas dapat di lihat bahwa Koefesien performance tertinggi yaitu 2,73 dengan waktu 116 menit dalam keadaan modifikasi dan koefisien prestasi tertinggi dalam keadaan standart 2,58 dengan waktu 111 menit, dengan demikian coefisien prestasi keadaan modifikasi lebih baik dari keadaan standart hanya saja dalam waktu yang lebih lama.
Tabel 3. Tabel perbandingan efesiensi kompresor standart dan modifikasi
hari ᶯc (standart) ᶯc (modifikasi) Pertama 99,22 98,86 kedua 99,51 97,02 ketiga 99,22 96,79
Gambar 11. Grafik perbandingan efesiensi dalam keadaan standart dan modifikasi
dari grafik diatas dapat di lihat perbedaan efesiensi kompresor hari pertama keadaan standart 99,22% dan efesiensi kompresor hari pertama keadaan modifikasi 98,86%, efesiensi kompresor
hari kedua keadaan standart 99,51% dan efesiensi kompresor hari kedua keadaan modifikasi 97,02%, efesiensi kompresor hari ketiga keadaan standart 99,22% dan efesiensi ko0mpresor keadaan modifikasi 96,79%, jelas terlihat efesiensi kompresor dalam keadaan standart lebih baik di banding keadaan modifikasi dan semakin hari semakin menurun, disebabkan kerja dari kompresor semakin besar.
KESIMPULAN
Berdasarkan pengujian yang telah dilakukan dengan mesin refrigerator dalam keadaan standart dan modifikasi evaporator tentang efesiesnsi kompresor maka dapat diambil kesimpulan sebagai berikut :
1. Daya kompresor dalam keadaan standart= 0,11 kW
2. Daya kompresor keadaan modifikasi = 0,11Kw
Daya yang didapat sama, dikarenakan penentuan tahap pengambilan data terhadap temperatur bahan uji(pembebanan) telah di tentukan yaitu 5°C.
3. Coefisien pretasi tertinggi yang didapat dari keadaan setandart adalah 2,58 sedangkan Coefisien prestasi tertinggi yang didapat dari keadaan modifikasi adalah 2,73, maka Coefisien prestasi modifikasi lebih baik dibandingkan dari keadaan standart, hanya saja waktu yang diperlukan lebih lama.
4. Efesiensi kompresor tertinggi didapat pada keadaan standart dengan nilai = 99,51% dan nilai efesiensi terendah didapat dalam keadaan modifikasi evaporator dengan nilai = 96,79%. Adanya penurunan efesiensi kompresor
95 95,596 96,597 97,598 98,599 99,5100 ᶯc (standart) ᶯc (modifikasi)
41 terhadap modifikasi evaporator dalam penelitian ini.
DAFTAR PUSTAKA
[1]. J.P. Holman, Alih Bahasa Ir. E.
Jasjfi M.Sc, “Perpindahan Kalor”, Edisi Keenam, Penerbit Erlangga.
[2]. Richard C. Jordan, Second Edition 1962 “Refrigeration and Air
Conditioning”,.
[3]. Reynolds C. William, 1994, “Thermodinamika Teknik”, Second
Edition, Terjemahan Filono Harahap, Erlangga
[4]. Sularso Haruo Tahara, 1985, ”Pompa dan Kompresor, Pemilihan, Pemakaian dan Pemeliharaan” Edisi ke – 2, Pradnya Paramita, Jakarta,
[5]. Wilbert F. Stoecker Jerold W. Jones, Alih Bahasa Ir. Supratman Hara, “Refrigeration dan
Pengkondisian Udara” Edisi
PETUNJUK BAGI (CALON) PENULIS
Jurnal Ilmiah "Mekanik" teknik mesin ITM terbit setahun 2 kali yaitu pada bulan MEI dan NOVEMBER.Berisi artikel hasil penelitian dan kajian analitis dibidang ilmu dan teknologi teknik mesin.Artikel yang dimuat dan dipublikasikan di Jurnal Ilmiah MEKANIK Teknik Mesin ITM berupa artikel hasil penelitian, kajian teoritis, review, dan analisis kasus. Editor menerima naskah-naskah yang belum pernah dipublikasikan pada jurnal/majalah lain. Naskah-naskah yang diterima untuk diterbitkan di jurnal ilmiah MEKANIK adalah naskah yang secara khusus membahas permasalahan dalam bidang teknik mesin, atau bidang lain yang digunakan untuk mendukung kegiatan usaha, pendidikan, pelatihan, dan penelitian dalam bidang teknik mesin. Naskah dapat ditulis dalam bahasa Indonesia baku dan juga dalam bahasa Inggris sesuai dengan tata cara penulisan yang baik dan benar.
Penulisan Naskah
Naskah diketik di atas kertas A4 program Microsoft word, Times New Roman, 2 kolom, 1 spasi dan ukuran font 12, kecuali judul 14 font dan author 10 font. Margin atas, bawah, kiri, dan kanan masing 3 cm. Jumlah halaman naskah artikel maksimum 10 halaman. Naskah dikirim ke alamat redaksi dalam bentuk softcopy melalui e-mail.
Bahasa
Bahasa yang digunakan adalah bahasa Indonesia atau Inggris sesuai dengan tata cara penulisan yang baik dan benar.
Kerangka Isi Naskah
Isi naskah terdiri dari: Judul, Nama dan Institusi serta alamat e-mail penulis, abstrak, kata kunci, pendahuluan, metode penelitian, hasil dan pembahasan, kesimpulan, dan daftar pustaka. Judul terdiri dari 6 sampai 12 kata, abstrak terdiri dari maksimum 250 kata, dan kata kunci terdiri dari 3 sampai 5 kata atau frasa.
Daftar pustaka hanya memuat pustaka yang digunakan atau dikutip langsung dalam naskah. Penunjukkan pustaka di dalam naskah dilakukan dengan cara menulis nomor pustakanya di dalam tanda kurung, dan dimulai dari nomor pustaka [1] dan seterusnya. Nomor pustaka dalam naskah diketik segaris dengan tulisan pada naskah.
Penyunting Naskah
Dalam menentukan naskah yang layak diterbitkan, redaksi dibantu oleh reviewer yang memiliki kompetensi keilmuan dan pengalaman sesuai dengan pokok bahasan pada naskah. Hasil review atau tanggapan reviewer akan disampaikan kepada penulis sebagai bahan perbaikan naskah. Alamat Redaksi
Program Studi Teknik Mesin Institut Teknologi Medan
Jl.Gedung Arca No.52 Medan – 20217 061-7363771; 061-7347954
E.mail: [email protected] Website: www. Mesinitm.com
